Définition du domaine d'examen SCP-4011 - Ministère de … · Direction de la formation générale des adultes Service de l'évaluation des acquis SEPTEMBRE 1996 SCP-4011-2 DÉFINITION

SEPTEMBRE 1996

SCP-4011-2

DÉFINITION DU DOMAINE D'EXAMEN

L'électricité :êtes-vous au courant ?

SCIENCES PHYSIQUES4 secondairee

Direction de la formation générale des adultesService de l'évaluation des acquis

SEPTEMBRE 1996

SCP-4011-2

DÉFINITION DU DOMAINE D'EXAMEN

L'électricité :êtes-vous au courant ?

SCIENCES PHYSIQUES4 secondairee

© Gouvernement du QuébecMinistère de l'Éducation, 1996 — 95-1373

ISBN 2 - 550 - 25702-2

Dépôt légal — Bibliothèque nationale du Québec, 1996

L’électricité : êtes-vous au courant ? Définition du domaine d’examen

1 Présentation

La présente définition du domaine d'examen a été rédigée à des fins d'évaluation sommati-ve. On y décrit et organise les éléments essentiels et représentatifs du programmed'études et, plus particulièrement, du cours L’électricité : êtes-vous au courant?. Ladéfinition est fondée sur le programme, mais elle ne peut, en aucun cas, le remplacer. Sonrôle est d’assurer la correspondance entre le programme et les épreuves nécessaires àl'évaluation sommative.

Les sections de la présente définition du domaine d'examen sont semblables à celles desdéfinitions du domaine d'examen des autres cours. Leur contenu, cependant, est particu-lier au présent cours.

Le but de la définition du domaine d'examen est de préparer des épreuves valides d'uneversion à une autre, d'une année à une autre, ou encore d'une commission scolaire à uneautre en tenant compte du partage des responsabilités entre le ministère de l'Éducation etles commissions scolaires.


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2 Conséquences des orientations du programme en évaluation sommative

Orientations Conséquences

Le programme a pour but de faire acquérir à On vérifiera chez l’élève l’acquisition del’élève des connaissances scientifiques connaissances scientifiques en physique.principalement en physique.

Le programme a pour but de former des On vérifiera chez l’élève la compréhensioncitoyennes et des citoyens éclairés relative- des enjeux sociaux, économiques et politi-ment aux connaissances scientifiques et ques relatifs au développement scientifiquetechniques. et technique.

Le programme a pour but d’amener l’élève à On vérifiera la capacité de l’élève àune compréhension des phénomènes phy- comprendre des phénomènes et à analysersiques plutôt qu’à une simple application de des résultats.formules.

Le programme a pour but de faire connaître On vérifiera chez l’élève la connaissanceà l’élève l’évolution de certaines connaissan- des événements qui ont amené la modifi-ces scientifiques et techniques à travers le cation de certaines théories scientifiques.temps.

Le programme a pour but de faire acquérir à On vérifiera chez l’élève l’acquisition del’élève des connaissances techniques liées à certaines connaissances techniques.la découverte de connaissances scientifi-ques.

Dans le programme, on propose à l’élève On vérifiera chez l’élève la compréhensiond’analyser les conséquences de certaines des conséquences sur la société de certai-découvertes scientifiques et techniques sur nes découvertes scientifiques et de cer-la société. tains changements techniques.

Dans le programme, on propose à l’élève On invitera l’élève à analyser un ou plu-d’analyser les relations entre la science, la sieurs enjeux sociaux, économiques ettechnologie et la société. politiques relativement au développement

scientifique et technique.


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3 Contenu du cours aux fins de l'évaluation sommative

Notions

! Notions de base en électricité < Structure des matériaux (isolants, conducteurs, semi-conduc-

teurs).

< Courant alternatif et courant continu :- sources;- caractéristiques;- utilisation.

< Évolution des conceptions :- électricité statique;- électricité dynamique;- magnétisme;- électromagnétisme.

< Lignes de champ magnétique.

< Appareils de mesure (ohmmètre, voltmètre, ampèremètre).

< Intensité du courant.

< Loi d’Ohm.

< Loi de Coulomb.

< Résistance d’un fil conducteur (longueur, section, résistivité).

< Puissance d’un appareil électrique en watts et sa consommationd’énergie en kilowattheures.

< Électrisation de la matière (frottement, contact, induction).

! Circuits électriques< Composants d’un circuit électrique et relations entre ceux-ci.

< Caractéristiques et utilisation des branchements en série ou enparallèle.

< Valeurs des variables dans un circuit en série ou en parallèle.

< Analyse qualitative d’un circuit mixte.


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! Utilisation de l’électricité< Sources de tension (piles, batteries, accumulateurs).

< Applications de l’électricité statique et de l’électromagnétisme.

< Dangers et risques associés à la présence de l’électricité statiqueet du courant électrique.

< Effet Joule :- exploration;- minimisation.

< Transformateurs :- principe de fonctionnement;- rôle.

< Circuits résidentiels :- branchement;- distribution.

< Centrales électriques :- types;- avantages, inconvénients (environnement, coût, etc.).

Habileté

! Connaître : Donner les manifestations ou les composantes d’une réalitéscientifique ou technique.

! Comprendre : Utiliser des éléments de connaissances acquises pour endéduire de l’information.

! Analyser : Examiner les composantes d’une réalité afin d’en faireressortir les relations et les rapports.


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4 Tableau de pondération

Dans les sections précédentes, le contenu a été circonscrit et délimité. Le tableau depondération qui suit contient les associations particulières entre les notions et les habiletés.

Notions

Habiletés 33 % 21 % 46 %

Notions de base Circuits électriques Utilisation deen électricité l’électricité

Connaître 12 %

- Matériaux isolants, conduc- - Sources de tensionteurs, semi-conducteurs

- Courant alternatif, courantcontinu

- Évolution des conceptionsen électricité, en magnétis-me et en électromagnétis-me.

(1) 9 % (5) ( 3 %)

Comprendre 54 %

- Appareils de mesure - Composants de circuit (3 %) - Effet Joule (3 %)(voltmètre, ampèremètre, - Branchement en série ou enohmmètre) parallèle (6 %) - Circuits résidentiels (6 %)

- Intensité du courant - Applications de l’électricité

- Loi d’Ohm de l’électromagnétisme

- Loi de Coulomb

- Résistance d’un fil conduc-teur - Dangers et risques asso-

- Puissance et énergie d’unappareil électrique

- Électrisation de la matière

- Lignes de champ magnéti- que

(2) 24 % (3) 9 % (6) 21 %

statique, du magnétisme et

(6 %)

- Transformateurs (3 %)

ciés à l’électricité (3 %)

Analyser 34 %

- - Circuits en série - Analyse d’un cas

- Circuits en parallèle - avantages et inconvé-

- Circuits mixtes - solutions de rechange

(4) 12 % (7) 22 %

- types de centrales;

nients;

R 'DLA

F ' kQ1Q2

d 2


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5 Comportements observables

Dimension 1

Associer l’utilisation de certains matériaux à leur qualité de conducteur, de semi-conducteurou d’isolant.

Choisir parmi des énoncés qui décrivent des sources, des caractéristiques et des utilisationsdu courant ceux qui s’appliquent au courant alternatif ou au courant continu.

Classer chronologiquement des découvertes ou des événements liés à l’histoire de l’électricité,du magnétisme et de l’électromagnétisme.

Dimension 2

À partir du schéma d’un circuit ou d’une description appropriée, déterminer le mode debranchement d’un appareil de mesure (ampèremètre, voltmètre, ohmmètre), l’objet de lamesure ou l’appareil utilisé.

Résoudre, à l’aide de la définition de l’intensité, des problèmes liés à l’utilisation de piles, debatteries ou d’accumulateurs.

Dans un circuit simple, en se basant sur la formule U = RI, prédire la variation ou la valeurd’une des variables à la suite d’une modification de paramètre.

Dans une situation concrète, en se basant sur la formule , prédire la variation de la

valeur de R à la suite d’une modification de un ou de deux paramètres.

Calculer la puissance ou la consommation d’énergie en kilowattheures d’un appareil électrique.

Expliquer, à l’aide du transfert de charges, un cas concret d’électrisation d’un corps.

En se basant sur la relation , prédire la variation de la force s’exerçant entre

deux charges à la suite d’une variation soit de la valeur d’une des charges, soit de la distancequi les sépare.

Sur un schéma, tracer les lignes de champ de deux aimants ou électroaimants ou inversement,à partir des lignes de champ, déterminer les pôles des aimants ou des électro-aimants qui lesont produites.


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Dimension 3

À partir d’un certain nombre d’énoncés, choisir ceux qui décrivent correctement lescaractéristiques ou le rôle des composants d’un circuit.

Dans une situation donnée, expliquer pourquoi on choisit de brancher en série ou en parallèlecertains composants du circuit.

Dimension 4

Étant donné le schéma ou la description d’un circuit (en série ou en parallèle) et les valeursd’un certain nombre de variables, trouver la valeur d’une ou de plusieurs variables manquan-tes.

Étant donné le schéma d’un circuit mixte, décrire la répartition des tensions ou des courantsen plusieurs points du circuit.

Dimension 5

Associer des caractéristiques des sources de tension, des avantages et des inconvénients deleur utilisation aux différents types de piles, aux batteries ou aux accumulateurs.

Dimension 6

En se référant aux formules appropriées, expliquer pourquoi et comment on réussit, dans unesituation donnée, à exploiter ou à minimiser l’effet Joule.

Compléter un schéma de branchement ou de distribution d’électricité pour une situationd’utilisation résidentielle.

Justifier, pour un circuit résidentiel, le choix d’un type de prise, d’un type de branchement,d’une dérivation, du calibre d’un fusible ou d’un fil.

Dans une situation donnée, déterminer si on doit utiliser un dévolteur ou un survolteur et enpréciser les caractéristiques (I , I , N , N , U , U ).1 2 1 2 1 2

Préciser les risques ou les dangers associés à des situations mettant en cause l’électricitéstatique ou le courant électrique.

Associer aux générateurs ou aux moteurs électriques des énoncés qui décrivent leurfonctionnement ou les conversions d’énergie mises en cause.

Dans une application, expliquer comment est utilisé le phénomène de l’électricité statique, dumagnétisme ou de l’électromagnétisme.


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Dimension 7

À partir d’un dossier documentaire portant sur un projet réel ou fictif de centrale électrique ousur une centrale existante :

! expliquer comment la centrale produit de l’électricité;

! donner les avantages et les inconvénients de la localisation de la centrale et du type decentrale retenu, les conséquences environnementales inhérentes à la construction ou aufonctionnement de la centrale, y compris les risques associés au transport de l’électricité;

! analyser des solutions de rechange au projet ou à la centrale en donnant leurs avantageset leurs inconvénients.


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6 Justification des choix

L’objectif de former des citoyennes et des citoyens éclairés relativement aux connaissancesscientifiques et techniques a été respecté en attribuant 33 p. 100 pour les notions de baseen électricité, 21 p. 100 pour les circuits électriques et 46 p. 100 pour l’utilisation del’électricité.

Le programme a pour but d’amener l’élève à une compréhension des phénomènes physiqueset des liens entre la science, la technologie et la société. Cela explique la grande importanceaccordée à l’habileté *comprendre+ (54 p. 100).

Enfin, l’analyse d’un cas doit permettre à l’élève de considérer des enjeux sociaux,économiques et politiques en rapport avec le développement scientifique et technique. Celaconstitue 22 p. 100 de la note finale.

Après l’examen de toutes les tâches prescrites par les objectifs terminaux, nous accordonsune importance relative de :

12 p. 100 pour les dimensions relevant de l’habileté à connaître;

54 p. 100 pour les dimensions relevant de l’habileté à comprendre;

34 p. 100 pour les dimensions relevant de l’habileté à analyser.

33 p. 100 pour les dimensions couvrant les notions de base en électricité;

21 p. 100 pour les dimensions traitant des circuits électriques;

46 p. 100 pour les dimensions traitant de l’utilisation de l’électricité.


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7 Spécification de l'épreuve

A. Type d'épreuve

L’épreuve prévue pour l’évaluation sommative se divise en deux parties. Les deuxparties sont administrées à la fin du cours.

La première partie est une épreuve écrite, elle englobe les dimensions 1 à 6inclusivement. Elle compte pour 78 p.100 de la note finale. On y trouve desitems à réponse choisie et des items à réponse courte. Tous les comportementsobservables de chaque dimension doivent être mesurés. Sauf dans le casmentionné aux dimensions 3 et 6, les points alloués à une dimension sont répartiségalement entre les comportements observables de ladite dimension.

La seconde partie est une épreuve écrite, elle mesure la dimension 7. Cette partiecompte pour 22 p. 100 de la note finale. On y trouve un ou des items àdéveloppement.

B. Caractéristiques de l'épreuve

La première partie de l’épreuve se déroule en une seule séance d’au plus 120minutes. Un formulaire (voir annexe) est fourni et l’utilisation de la calculatrice estpermise.

La seconde partie de l’épreuve se déroule en une seule séance d’au plus 90minutes. L’information pertinente (données numériques, tableaux, documentation,etc.) doit faire partie intégrante de chaque item ou groupe d’items s’y rapportant.

C. Exigence de réussite

La note de passage est fixée à 60 p. 100 pour le total des deux parties del’épreuve.

I 'Qt

U ' R I

R 'DLA

Réq ' R1 % R2 % R3 % ... (en série)

1Réq

'1R1

%1R2

%1R3

% ... (en parallèle)

N1

N2

'U1

U2

'I2

I1

P ' UI

P ' RI 2


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AnnexeFormulaire

I : intensité du courant électriqueQ : charge électriquet : temps

R : résistance U : différence de potentiel I : intensité du courant électrique

R : résistanceD : résistivitéL : longueur du conducteurA : section du conducteur

R : résistance R : résistance équivalenteéq

N : nombre de tours d’enroulementU : différence de potentielI : intensité du courant électrique

P : puissanceU : différence de potentielI : intensité du courant électrique

P : puissanceR : résitanceI : intensité du courant électrique

P 'Et

U1I1 ' U2I2

F ' kQ1Q2

d 2


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P : puissanceE : énergie électriquet : temps

U : différence de potentielI : intensité du courant électriqueU : différence de potentielI : intensité de courant électrique

F : force électriquek : constanteQ : charged : distance entre les charges

38-8818

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